Stand der Technik
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überdruckventil eines Verpackungsbehälters
sowie einen Verpackungsbehälter.
[0002] Bekannt ist die Verwendung von Überdruckventilen bei Verpackungsbehältern, welche
zur Verpackung eines Füllgutes eingesetzt werden. Durch das Überdruckventil können
innerhalb der Verpackung entstehende Gase aus dem Verpackungsbehälter ausgeleitet
werden. Die Notwendigkeit einer solchen Möglichkeit eines Gasaustritts aus dem Verpackungsbehälter
ergibt sich beispielsweise bei einem Füllgut, welches auch nach dem Verpacken noch
ausgast und damit einen Überdruck im Verpackungsbehälter erzeugen kann. Häufig ist
jedoch gleichzeitig ein Eindringen von Luft, insbesondere von dem in der Luft vorhandenen
Sauerstoff, zu vermeiden, um eine Qualität des Füllgutes zu erhalten. Ein hierfür
eingesetztes Überdruckventil zeigt beispielsweise die
EP 2 396 244 B1.
Offenbarung der Erfindung
[0003] Das erfindungsgemäße Überdruckventil eines Verpackungsbehälters mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 bietet demgegenüber den Vorteil einer verbesserten Abdichtung des
Verpackungsbehälters sowie eins verbesserten Öffnungsverhaltens. Dabei ist insbesondere
ein Wechsel zwischen geöffnetem und geschlossenem Zustand des Überdruckventils optimiert.
Das erfindungsgemäße Überdruckventil schließt zeitiger nach einem Ausgleich von Drücken
innerhalb und außerhalb des Verpackungsbehälters, also nach einem Abbau eines Überdrucks
im Verpackungsbehälter durch Ausströmen von Gas aus dem Verpackungsbehälter in die
Umgebung. Zudem wird ein Eindringen von Luft in den Verpackungsbehälter zuverlässiger
verhindert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Überdruckventil einen
Grundkörper mit einem Randbereich und mit einer Dichtfläche umfasst, wobei die Dichtfläche
zumindest eine Durchgangsöffnung umgibt, welche sich durch den Grundkörper erstreckt.
Die Durchgangsöffnung ist vorzugsweise in der Dichtfläche ausgebildet. Der Randbereich
ist dabei mit einer Wand des Verpackungsbehälters abdichtend verbindbar. Vorteilhafterweise
ist der Randbereich, welcher insbesondere die Dichtfläche ringförmig umgibt, mit einer
Innenseite der Wand des Verpackungsbehälters verbindbar, sodass das Überdruckventil
im Inneren des Verpackungsbehälters angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Randbereich
und Wand kann dabei auf vielfältige Art und Weise hergestellt werden. Beispielsweise
kann das Überdruckventil am Randbereich mittels einer Ultraschallverbindung an die
Wand des Verpackungsbehälters angesiegelt werden. Alternativ wäre auch eine Klebeverbindung
möglich.
[0004] Weiterhin umfasst das Überdruckventil eine erste Membran, welche über der Durchgangsöffnung
angeordnet ist und die Dichtfläche zumindest teilweise überdeckt. Zudem umfasst das
Überdruckventil eine zweite Membran, welche die erste Membran zumindest teilweise
überdeckt. Ferner ist ein Fluid vorgesehen, welches auf der Dichtfläche angeordnet
ist, sodass das Fluid zwischen der Dichtfläche und der ersten Membran angeordnet ist.
Mittels des Fluids ist die erste Membran schwimmend auf der Dichtfläche gehalten und
insbesondere auch die zweite Membran schwimmend auf der ersten Membran gehalten. Als
Fluid ist dabei vorzugsweise ein Silikonöl, oder ein ähnliches Fluid vorgesehen, welches
sich als Dichtflüssigkeit eignet. Das Fluid bewirkt somit eine laterale Beweglichkeit
der ersten Membran und der zweiten Membran auf der Dichtfläche und innerhalb des Randbereichs.
[0005] Die Dichtwirkung des Überdruckventils wird dabei durch das Zusammenwirken von Dichtfläche,
erster Membran, zweiter Membran und Fluid erzielt. Das Fluid bewirkt eine Adhäsion,
wodurch die erste Membran auf der Dichtfläche haftet und damit die Abdichtung der
Durchgangsöffnung bewirkt. Der Kapillareffekt sorgt weiterhin dafür, dass das Fluid
gleichmäßig zwischen Dichtfläche und erster Membran verteilt ist. Da die Durchgangsöffnung
zudem einen sehr kleinen Querschnitt aufweist, bevorzugt im Bereich weniger zehntel
Millimeter, insbesondere kleiner als 0,5mm, verhindert der Kapillareffekt zudem ein
Herausfließen des Fluids durch die Durchgangsöffnung.
[0006] Sofern ein Überdruck im Verpackungsbehälter gegenüber der Umgebung vorliegt, beispielweise
verursacht durch Ausgasen eines verpackten Füllgutes, bildet sich ein Gaskanal im
Fluid, der sich von der Durchgangsöffnung durch das Fluid erstreckt und die erste
Membran geringfügig anhebt. Durch diesen Gaskanal kann das Gas an die Umgebung ausströmen,
wodurch ein Druckausgleich herbeigeführt wird. Sobald der Druckunterschied zwischen
Verpackungsbehälter und Umgebung einen bestimmten Wert wieder unterschreitet, wird
durch die Adhäsionskraft des Fluids die erste Membran wieder in Richtung zur Dichtfläche
gezogen und der Gaskanal geschlossen, sodass das Überdrückventil wieder dichtend abschließt.
[0007] Dadurch, dass das erfindungsgemäße Überdruckventil mehrere Membranen umfasst, wird
eine besonders gute Dichtwirkung und ein optimiertes Ansprechen des Überdruckventils
beim Öffnen sowie beim Schließen erzielt. Die schwimmende Anordnung der ersten Membran
wirkt sich dabei besonders günstig auf ein Ansprechen des Überdruckventils auf Druckänderungen
aus. Die zweite Membran wirkt sich weiter günstig auf die Dichtwirkung aus und sorgt
für eine besonders niedrige Sauerstoffdiffusion durch das Überdruckventil. Insbesondere
sind die erste Membran und die zweite Membran aus einem flexiblen Material ausgebildet.
Dieses Zusammenspiel aus erster Membran und zweiter Membran ist besonders vorteilhaft,
da durch die erfindungsgemäße Anordnung im Überdruckventil die erste Membran und die
zweite Membran auch eine gewisse Beweglichkeit relativ zueinander aufweisen. Zudem
können die erste Membran und die zweite Membran unterschiedlich dimensioniert werden,
beispielsweise hinsichtlich ihrer Dicken. Dadurch können die erste Membran und die
zweite Membran für unterschiedliche Einsatzzwecke jeweils optimal an die entsprechenden
Anforderungen im Hinblick auf das Öffnungs- und Schließverhalten bei bestimmten Druckunterschieden
über das Überruckventil angepasst werden.
[0008] Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
[0009] Bevorzugt ist das Fluid jeweils vollständig zwischen der ersten Membran und der Dichtfläche
sowie zwischen der ersten Membran und der zweiten Membran angeordnet. Dabei ist das
Fluid durch den Kapillareffekt gleichmäßig zwischen diesen Elementen verteilt. Dadurch
stellt sich eine besonders günstige schwimmende Anordnung der ersten Membran ein,
was sich besonders vorteilhaft auf die Dichtwirkung des Überdruckventils auswirkt.
Das Fluid bewirkt dabei sowohl eine Adhäsion zwischen erster Membran und Dichtfläche
wie auch zwischen erster Membran und zweiter Membran.
[0010] Besonders günstig ist es, wenn eine erste Außenabmessung der ersten Membran kleiner
oder gleich einer zweiten Außenabmessung der zweiten Membran ist. Die erste Außenabmessung
und die zweite Außenabmessung werden dabei jeweils in einer Ebene parallel zur Dichtfläche
betrachtet. Vorzugsweise ist die erste Außenabmessung zwischen 5% und 10% kleiner
als die zweite Außenabmessung. Besonders günstig ist es, wenn die beiden Membranen
jeweils kreisförmige Querschnitte in der Ebene parallel zur Dichtfläche aufweisen,
wodurch die erste Außenabmessung ein erster Durchmesser ist und die zweite Außenabmessung
ein zweiter Durchmesser ist. Eine solche Gestaltung der ersten Membran mit gleicher
oder kleinerer erster Außenabmessung im Vergleich zur zweiten Membran begünstigt eine
gleichmäßige Verteilung des Fluids jeweils zwischen den beiden Membranen und zwischen
der ersten Membran und der Dichtfläche durch den Kapillareffekt. Dies begünstigt zugleich
die Adhäsionskraft, welche das Fluid zwischen Dichtfläche und erster Membran sowie
zwischen erster Membran und zweite Membran bewirkt, womit folglich eine besonders
gute Dichtwirkung des Überdruckventils erzählt wird.
[0011] Besonders bevorzugt sind die erste Außenabmessung der ersten Membran und eine Position
der zumindest einen Durchgangsöffnung in der Dichtfläche derart aufeinander abgestimmt,
dass die erste Membran die zumindest eine Durchgangsöffnung vollständig überdeckt.
Die Durchgangsöffnung bleibt dabei auch bei maximaler lateraler Verschiebung der ersten
Membran auf der Dichtfläche und innerhalb des Grundkörpers von der ersten Membran
überdeckt. Sofern mehrere Durchgangsöffnungen in der Dichtfläche ausgebildet sind,
ist jede dieser Durchgangsöffnungen immer von der ersten Membran überdeckt.
[0012] Das heißt, eine minimale erste Außenabmessung und/oder die Positionen der Durchgangsöffnungen
sind so gewählt, dass die Durchgangsöffnungen auch bei maximaler lateraler Verschiebung
der ersten Membran noch durch diese überdeckt bleiben. Die maximale laterale Verschiebung
bedeutet dabei, dass die erste Membran so weit auf der Dichtfläche verschoben ist,
dass die erste Membran den Randbereich berührt. Dadurch wird jederzeit eine sichere
und zuverlässige Funktion des Überdruckventils gewährleistet.
[0013] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Dickenverhältnis einer ersten Dicke der ersten
Membran zu einer zweiten Dicke der zweiten Membran zwischen 1:1 und 1:10 liegt. Vorzugsweise
liegt das Dickenverhältnis zwischen 1:2 und 1:6. Besonders bevorzugt beträgt das Dickenverhältnis
1:4, das heißt, die zweite Membran ist vorteilhafterweise viermal so dick wie die
erste Membran. Somit kann die erste Membran besonders flexibel gestaltet sein, um
ein sensibles Ansprechen des Überdruckventils bereits bei niedrigen Überdrücken zu
gewährleisten. Zudem kann die zweite Membran starrer ausgebildet sein, um eine gute
Abdichtung gegenüber der Umgebung sowie eine ausreichende Stabilität der Anordnung
zu garantieren und somit die Funktionssicherheit des Überdruckventils zu gewährleisten.
[0014] Bevorzugt beträgt ein Verhältnis eines Fluidvolumens des Fluids zu einem Innenvolumen
des Grundkörpers mindestens 3:100. Vorzugsweise ist dieses Verhältnis mindestens gleich
5:100 und besonders bevorzugt maximal 3:10. Als Innenvolumen des Grundkörpers wird
dabei das gesamte, durch den Grundkörper eingeschlossene Volumen angesehen. Für den
Fall, dass der Randbereich des Grundkörpers an die Innenseite der Wand des Verpackungsbehälters
angesiegelt ist, ist das Innenvolumen begrenzt durch Dichtfläche, Randbereich und
Innenseite der Wand. Dadurch wird sichergestellt, dass in Bezug auf den Grundkörper
ein optimales Fluidvolumen zur Verfügung steht, was aufgrund der Adhäsionskräfte schließlich
hauptverantwortlich für die Haftung der ersten Membran auf der Dichtfläche und somit
für die Dichtwirkung des Überdruckventils ist.
[0015] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in dem Grundkörper zwei Durchgangsöffnungen ausgebildet
sind. Die beiden Durchgangsöffnungen sind dabei bezüglich einer Mittelachse des Grundkörpers
exzentrisch und symmetrisch zueinander angeordnet. Dadurch kann das Öffnungs- und
Schließverhalten des Überdruckventils weiter verbessert werden. Durch die exzentrische
Anordnung der Durchgangsöffnungen liegen diese näher an den Rändern der Membranen.
Somit muss das ausströmende Gas bei einem Ausgleichsvorgang eines Überdrucks im Verpackungsbehälter
eine kleinere Strecke durch das Fluid hindurch zurücklegen. Somit ist der Widerstand
gegen ein Öffnen des Ventils noch geringer. Zudem wird auch das Wiederverschließen
verbessert, da beim geöffneten Überdruckventil nur ein kleinerer Teil der ersten Membran,
nämlich vor allem der entsprechenden Randbereiche der ersten Membran radial außerhalb
der Durchgangsöffnungen, verformt und von der Dichtfläche abgehoben ist. Somit muss
auch nur dieser Bereich wieder zurückverformt werden, um wieder sicher zu verschließen.
[0016] Besonders bevorzugt sind die erste Membran und die zweite Membran jeweils als kreisförmige
Folienscheiben ausgebildet. Das heißt, die erste Membran und die zweite Membran weisen
einen kreisförmigen Querschnitt auf, wobei diese jeweils sehr dünn ausgebildet sind,
um einen folienartigen Charakter aufzuweisen. Besonders günstig ist es, wenn die erste
Membran und die zweite Membran jeweils aus einem Kunststoff gebildet sind. Dadurch
können die beiden Membranen besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
[0017] Vorzugsweise weist die erste Membran eine höhere Flexibilität auf als die zweite
Membran. Dadurch ist die erste Membran leichter verformbar und es können beispielsweise
Teilbereiche der ersten Membran leichter von der Dichtfläche abgehoben werden zum
Bilden des Gaskanals. Die zweite Membran kann dabei starrer als die erste Membran
ausgebildet sein, um eine gewisse Rückstellkraft auf die erste Membran auszuüben,
wodurch das Überdruckventil nach einem Druckausgleich zwischen Verpackungsbehälter
und Umgebung wieder besonders schnell und zuverlässig schließt
[0018] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Grundkörper eine runde Querschnittsform aufweist.
Insbesondere weist dabei die Dichtfläche einen kreisförmigen Querschnitt auf. Somit
ist das Überdruckventil einfach und kostengünstig herzustellen und eine gleichmäßige
Verteilung des Fluids durch den Kapillareffekt wird begünstigt.
[0019] Vorzugsweise umfasst das Überdruckventil ferner zumindest eine dritte Membran. Die
dritte Membran ist dabei zwischen der ersten Membran und der zweiten Membran angeordnet.
Dadurch kann die Beweglichkeit der Membrananordnung weiter gesteigert werden, um das
Öffnungs- und Schließverhalten des Überdruckventils weiter zu optimieren.
[0020] Bevorzugt ist der Grundkörper ein Spritzgussteil. Besonders bevorzugt ist der Grundkörper
aus einem Kunststoff gebildet. Somit ist der Grundkörper besonders einfach und kostengünstig
herzustellen, wobei die Geometrie des Grundkörpers einfach und flexibel gestaltet
werden kann.
[0021] Ferner betrifft die Erfindung einen Verpackungsbehälter, der zumindest ein erfindungsgemäßes
Überdruckventil umfasst. Der Verpackungsbehälter kann beispielsweise zur Verpackung
von Lebensmitteln eingesetzt werden. Besonders günstig ist es, wenn der Verpackungsbehälter
eine Aromaschutzverpackung für Kaffee ist. Durch den Verpackungsbehälter mit dem erfindungsgemäßen
Überdruckventil können Produkte, wie beispielsweise Kaffee, luftdicht verpackt werden,
wobei ein im Inneren des Verpackungsbehälters durch Ausgasen der Produkte entstehender
Überdruck mittels des Überdruckventils zuverlässig ausgeglichen werden kann. Dabei
wird insbesondere auch ein Eindringen von Sauerstoff in den geschlossenen Verpackungsbehälter
zuverlässig durch das Überdruckventil verhindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0022] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- Figur 1
- eine vereinfachte schematische Schnittansicht eines Überdruckventils gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- Figur 2
- eine Draufsicht des Überdruckventils der Figur 1,
- Figur 3
- eine vereinfachte schematische Schnittansicht eines Überdruckventils gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- Figur 4
- eine vereinfachte schematische Schnittansicht eines Überdruckventils gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
[0023] Die Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht eines Überdruckventils
1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Überdruckventil 1 ist
an einer Wand 10 eines geschlossenen Verpackungsbehälters 100 verbunden, wobei nur
ein kleiner Ausschnitt dieser Wand 10 dargestellt ist. Das Überdruckventil 1 ist dabei
an einer einem Innenraum I des Verpackungsbehälters 100 zugewandten Seite 11 der Wand
10 befestigt.
[0024] Der Verpackungsbehälter 100 kann für eine Verpackung von Füllgütern, wie Lebensmitteln
verschiedenster Art eingesetzt werden. Beispielsweise eignet sich ein solcher Verpackungsbehälter
100 als Aromaschutzverpackung für Kaffee. Durch das erfindungsgemäße Überdruckventil
1 wird dabei erreicht, dass Gase aus dem Innenraum I des Verpackungsbehälters 100
an eine Umgebung U entweichen können, wobei in umgekehrter Richtung ein Eindringen
von Luft in den Innenraum I des Verpackungsbehälters 100 durch das Überdruckventil
1 vermieden wird. Eine solche Abdichtung des Verpackungsbehälters 100 bei gleichzeitiger
Möglichkeit des Ausgleichs eines Überdrucks ist durch das Überdruckventil 1 besonders
vorteilhaft möglich.
[0025] Um ein Entweichen von Gasen aus dem Innenraum I des Verpackungsbehälters 100 an die
Umgebung U zu erlauben, sind dabei in der Wand 10 des Verpackungsbehälters 100 zwei
Löcher 12, 13 ausgebildet, welche sich jeweils durch die Wand 10 erstrecken.
[0026] Das Überdruckventil 1 umfasst einen Grundkörper 2, eine erste Membran 6 und eine
zweite Membran 7. Der Grundkörper 2 ist dabei topfförmig und im Wesentlich konzentrisch
zu einer Mittelachse 21 ausgebildet.
[0027] Der Grundkörper 2 weist einen scheibenförmigen Dichtbereich 20 auf, an welchen ein
ringförmiger Randbereich 3 angrenzt. An einem dem Dichtbereich 20 gegenüberliegenden
Ende ist der Randbereich 3 mit der Wand 10 des Verpackungsbehälters 100 verbunden.
Die Verbindung zwischen Randbereich 3 und Wand 10 ist eine Ultraschallverbindung.
Durch Grundkörper 2 und Wand 10 des Verpackungsbehälters 100 wird somit ein Innenvolumen
V des Grundkörpers 2 eingeschlossen.
[0028] Eine dem Innenvolumen V zugewandte Oberfläche des Dichtbereichs 20 bildet eine Dichtfläche
4 des Überdruckventils 1. Die Dichtfläche 4 ist dabei eine ebene Fläche. In der Dichtfläche
4 sind zwei Durchgangsöffnungen 51, 52 ausgebildet, welche sich jeweils durch den
Dichtbereich 20 des Grundkörpers 2 erstrecken. Die beiden Durchgangsöffnungen 51,
52 sind dabei exzentrisch und symmetrisch zur Mittelachse 21 des Grundkörpers 2 ausgebildet,
wie auch in der Figur 2 zu sehen.
[0029] Die erste Membran 6 ist so am Grundkörper 2 angeordnet, dass diese die Dichtfläche
4 teilweise überdeckt. Dabei ist die erste Membran 6 über den beiden Durchgangsöffnung
51, 52 angeordnet und überdeckt diese. Die zweite Membran 7 ist so angeordnet, dass
diese die erste Membran 6 überdeckt.
[0030] Weiterhin ist auf der Dichtfläche 4 ein Fluid 8, welches hier ein Silikonöl ist,
aufgebracht. Das Fluid 8 ist auch zwischen der ersten Membran 6 und der zweiten Membran
7 angeordnet. Mittels des Fluids 8 sind die erste Membran 6 und die zweite Membran
7 schwimmend auf der Dichtfläche 4 gehalten, um die Dichtwirkung des Überdruckventils
1 zu bewirken. Durch den Kapillareffekt ist das Fluid 8 gleichmäßig zwischen der ersten
Membran 6 und der zweiten Membran 7 verteilt. Das Fluid 8 sorgt dabei durch Adhäsion
zwischen Dichtfläche 4 und erster Membran 6 dafür, dass die erste Membran 6 mittels
einer Adhäsionskraft auf der Dichtfläche 4 gehalten wird und dadurch die Abdichtung
bewirkt, also ein Eindringen von Luft aus der Umgebung U in den Innenraum I des Verpackungsbehälters
100 verhindert.
[0031] Das Fluid 8 bewirkt außerdem eine schwimmende Anordnung der beiden Membranen 6, 7
auf der Dichtfläche 4. Das heißt, die erste Membran 6 sowie die zweite Membran 7 sind
in lateraler Richtung Azur Mittelachse 21 beweglich auf der Dichtfläche 4 angeordnet.
Somit bilden die beiden Membranen 6, 7 zusammen mit dem Fluid 8 eine bewegliche Dichtanordnung,
welche ein schnelles und zuverlässiges Ansprechen beim Wechsel zwischen Öffnen und
Schließen des Überdruckventils 1 ermöglicht.
[0032] Tritt durch Ausgasen von verpackten Produkten ein Überdruck im Innenraum I des Verpackungsbehälters
100 auf, so kann Gas durch das Überdruckventil 1 nach außen an die Umgebung U ausströmen.
Hierfür bildet sich ein Gaskanal im Überdruckventil 1, der sich von einer oder beiden
der Durchgangsöffnungen durch das Fluid 8 erstreckt und die erste Membran 6 dabei
an dessen Rand geringfügig von der Dichtfläche 4 abhebt. Durch diesen Gaskanal und
über die Löcher 12, 13 kann das Gas an die Umgebung U ausströmen, wodurch ein Druckausgleich
herbeigeführt wird.
[0033] Sobald der Druck ausreichend ausgeglichen ist, wird der Gaskanal durch das Fluid
8 wieder geschlossen und die erste Membran 6 wird durch die Adhäsionskraft des Fluids
8 wieder zurück Richtung Dichtfläche 4 gezogen, sodass das Überdrückventil 1 wieder
abdichtet. Die zweite Membran 7 unterstützt dieses Wiederverschließen zusätzlich.
Insbesondere bewirkt die zweite Membran 7 eine gewisse Vorspannung, welche eine Rückstellung
der ersten Membran 6 zurück in ihre Ausgangsstellung begünstigt. Zudem bewirkt der
Kapillareffekt dabei, dass das Fluid 8 sich gleichmäßig um die erste Membran 6 herum
verteilt, also begünstigt weiter, dass sich die erste Membran 6 zurück in Ihre Ausgangsform
verformt.
[0034] Weiterhin sind die erste Membran 6 und die zweite Membran 7 jeweils als kreisförmige
Folienscheiben ausgebildet, wie insbesondere auch in der Figur 2 zu erkennen. Die
Figur 2 zeigt dabei eine Draufsicht des Überdruckventils 1 der Figur 1, wobei der
Verpackungsbehälter nicht dargestellt ist. Wie in der Figur 2 zu erkennen, sind die
erste Membran 6, die zweite Membran 7 und der Grundkörper 2 jeweils mit einem kreisförmigen
Querschnitt ausgebildet und, im hier dargestellten unverschobenen Zustand, konzentrisch
zueinander angeordnet.
[0035] Ein erster Durchmesser D1 der ersten Membran 6 ist um 5 % kleiner als ein zweiter
Durchmesser D2 der zweiten Membran 7. Der zweite Durchmesser D2 ist außerdem 10% kleiner
als ein Innendurchmesser D3 des Randbereichs 3 des Grundkörpers 2. Der Innendurchmesser
D3 entspricht somit auch einem Außendurchmesser der Dichtfläche 4. Durch den im Vergleich
zum zweiten Durchmesser D2 kleineren ersten Durchmesser D1 kann sich das Fluid 8 aufgrund
des Kapillareffekts besonders einfach gleichmäßig zwischen der ersten Membran 6 und
der zweiten Membran 7 verteilen, da das Fluid 8 leicht um einen Rand der ersten Membran
6 fließen kann. Die erste Membran 6 weist weiterhin eine erste Dicke B1 auf, welche
gleich einer zweiten Dicke B2 der zweiten Membran 7 ist.
[0036] Für eine optimale Funktion des Überdruckventils 1 sind der erste Durchmesser D1 und
die Positionen der beiden Durchgangsöffnungen 51, 52 so aufeinander abgestimmt, dass
die erste Membran 6 auch bei maximaler lateraler Verschiebung auf der Dichtfläche
4 noch beide Durchgangsöffnungen 51, 52 vollständig überdeckt. Das heißt, auch wenn
die erste Membran 6 so weit in lateraler Richtung A verschoben ist, dass diese am
Randbereich 3 anliegt, ist noch immer jede der Durchgangsöffnungen 51, 52 von der
ersten Membran 6 vollständig überdeckt.
[0037] Ein Fluidvolumen des Fluids 8 steht in einem Verhältnis von 3:100 zu dem Innenvolumen
V des Grundkörpers 2. Dadurch wird sichergestellt, dass ein ausreichendes Fluidvolumen
zur Verfügung steht, um mittels der Adhäsionskraft schließlich die Haftung der ersten
Membran 6 auf der Dichtfläche 4 und somit für die Dichtwirkung zu erzielen. Zudem
wird durch dieses Verhältnis auch sichergestellt, dass kein überflüssiges Fluidvolumen
vorliegt, was sich negativ auf eine gezielte, zuverlässige Adhäsion der ersten Membran
6 auf der Dichtfläche 4 und der zweiten Membran 7 auf der ersten Membran 6 auswirken
könnte.
[0038] Die Figur 3 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht eines Überdruckventils
1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
[0039] Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht dabei im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel
in den Figuren 1 und 2 wobei die beiden Membranen 6', 7' andere Größenverhältnisse
relativ zueinander aufweisen.
[0040] Im zweiten Ausführungsbeispiel in der Figur 3 sind der erste Durchmesser D1' der
ersten Membran 6' und der zweite Durchmesser D2' der zweiten Membran 7' identisch.
Weiterhin ist die zweite Dicke B2' der zweiten Membran 7' im zweiten Ausführungsbeispiel
viermal so groß, wie die erste Dicke B1' der ersten Membran 6'. In anderen Worten
liegt ein Dickenverhältnis der ersten Membran 6' zur zweiten Membran 7' von 1:4 vor.
Dadurch ist die zweite Membran 7' deutlich starrer als die erste Membran 6' und es
kann eine stabilere Anordnung der beiden Membranen 6', 7' erreicht werden. Dadurch
kann erreicht werden, dass das Überdruckventil 1 im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel
später, also bei einem höheren Überdruck im Innenraum I gegenüber der Umgebung U,
öffnet, da ein größerer Widerstand überwunden werden muss, bis die erste Membran 6'
von der Dichtfläche 4 abhebt. Zudem schließt das Überdruckventil 1 noch schneller,
da die zweite Membran 7' eine höhere Rückstellkraft bewirkt.
[0041] Die Figur 4 zeigt eine vereinfachte schematische Schnittansicht eines Überdruckventils
1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel
entspricht dabei im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel in den Figuren 1 und
2 wobei zusätzlich eine dritte Membran 9 vorgesehen ist, welche zwischen der ersten
Membran 6 und der zweiten Membran 7 angeordnet ist. Die dritte Membran 9 weist einen
dritten Durchmesser D4 auf, welcher gleich dem ersten Durchmesser D1 der ersten Membran
6 ist. Das Fluid 8 ist durch den Kapillareffekt gleichmäßig zwischen allen drei Membranen
6, 7, 9 sowie zwischen der ersten Membran 6 und der Dichtfläche 4 verteilt. Die dritte
Membran 9 begünstigt dabei die Beweglichkeit der schwimmenden Membrananordnung weiter
und sorgt somit für eine weiter optimierte Dichtwirkung des Überdruckventils 1, insbesondere
hinsichtlich Öffnen und Schließen zum bzw. nach dem Ausgleich eines Überdrucks im
Innenraum I des Verpackungsbehälters 100.
1. Überdruckventil eines Verpackungsbehälters, umfassend:
- einen Grundkörper (2) mit einem Randbereich (3) und mit einer Dichtfläche (4), wobei
der Randbereich (3) mit einer Wand (10) eines Verpackungsbehälters (100) abdichtend
verbindbar ist, und wobei die Dichtfläche (4) zumindest eine Durchgangsöffnung (51)
umgibt, welche sich durch den Grundkörper (2) erstreckt,
- eine erste Membran (6), welche über der Durchgangsöffnung (51) angeordnet ist und
die Dichtfläche (4) zumindest teilweise überdeckt,
- eine zweite Membran (7), welche die erste Membran (6) zumindest teilweise überdeckt,
und
- ein Fluid (8), welches auf die Dichtfläche (4) aufgebracht ist, wobei das Fluid
(8) zwischen der Dichtfläche und der ersten Membran (6) angeordnet ist.
2. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei das Fluid (8) jeweils vollständig zwischen
der ersten Membran (6) und der Dichtfläche (4) und zwischen der ersten Membran (6)
und der zweiten Membran (7) angeordnet ist.
3. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Membran (6)
eine erste Außenabmessung (D1) in einer Ebene parallel zur Dichtfläche (4) aufweist,
wobei die zweite Membran (7) eine zweite Außenabmessung (D2) in einer Ebene parallel
zur Dichtfläche (4) aufweist, und wobei die erste Außenabmessung (D1) kleiner oder
gleich der zweiten Außenabmessung (D2) ist.
4. Überdruckventil nach Anspruch 3, wobei die erste Außenabmessung (D1) und eine Position
der zumindest einen Durchgangsöffnung (51) in der Dichtfläche (4) derart aufeinander
abgestimmt sind, dass die erste Membran (6) die zumindest eine Durchgangsöffnung (51)
vollständig überdeckt, bei beliebiger lateraler Verschiebung der ersten Membran (6)
auf der Dichtfläche (4).
5. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Dickenverhältnis
einer ersten Dicke (B1) der ersten Membran (6) zu einer zweiten Dicke (B2) der zweiten
Membran (7) zwischen 1:1 und 1:10, insbesondere zwischen 1:2 und 1:6, besonders bevorzugt
1:4, beträgt.
6. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis eines
Fluidvolumens des Fluids zu einem Innenvolumen (V) des Grundkörpers (2) mindestens
3:100, insbesondere mindestens 5:100, und bevorzugt höchstens 3:10, beträgt.
7. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Grundkörper
(2) zwei Durchgangsöffnungen (51, 52) ausgebildet sind, und wobei die beiden Durchgangsöffnungen
(51, 52) exzentrisch und symmetrisch bezüglich einer Mittelachse (21) des Grundkörpers
(2) angeordnet sind.
8. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Membran (6)
und die zweite Membran (7) jeweils als kreisförmige Folienscheiben ausgebildet sind.
9. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Membran (6)
eine höhere Flexibilität als die die zweite Membran (7) aufweist.
10. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2)
eine runde Querschnittsform aufweist.
11. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine
dritte Membran (9), welche zwischen der ersten Membran (6) und der zweiten Membran
(7) angeordnet ist.
12. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (2)
ein Spritzgussteil ist und insbesondere aus Kunststoff gebildet ist.
13. Verpackungsbehälter umfassend zumindest ein Überdruckventil (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.